基于多環(huán)控制的Buck-Boost型半導(dǎo)體照明驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于多環(huán)控制的Buck-Boost型半導(dǎo)體照明驅(qū)動(dòng)電路，包括電源整流電路、開(kāi)關(guān)管Q、電感L、二極管D、電容C、LED負(fù)載、誤差放大器、電壓補(bǔ)償模塊、復(fù)位積分器、比較器和RS觸發(fā)器，本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于，輸入電流很好地跟蹤輸入電壓，總諧波失真小，功率因數(shù)高，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，超調(diào)量較小，輸出電壓穩(wěn)定在-40V，具有很高的抗輸入電壓擾動(dòng)和抗負(fù)載擾動(dòng)能力。和OCC控制策略相比，多環(huán)控制策略下Buck-Boost型LED照明驅(qū)動(dòng)在不同占空比和寬輸入電壓范圍下功率因數(shù)均高，可以達(dá)到0.99，從輸出阻抗特性曲線可以看出，多環(huán)控制下輸出阻抗小，動(dòng)態(tài)負(fù)載性能要好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于多環(huán)控制的Buck-Boost型半導(dǎo)體照明驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于多環(huán)控制的Buck-Boost型半導(dǎo)體照明驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]LED照明具有節(jié)能、高效、壽命長(zhǎng)、環(huán)保等特點(diǎn)，是從白熾燈、熒光燈到高壓氣體放電燈之后的又一場(chǎng)照明光源革命，也是“綠色照明”理念和半導(dǎo)體發(fā)光技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。LED照明的發(fā)展對(duì)消費(fèi)類(lèi)電子、汽車(chē)電子、信息產(chǎn)業(yè)及光電子產(chǎn)業(yè)有很大的推動(dòng)作用，LED照明的興起必將勢(shì)如破竹，洶涌澎湃，已是21世紀(jì)的大勢(shì)所趨。這對(duì)LED照明驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的高效性、快速響應(yīng)性、高功率因數(shù)、穩(wěn)定性等帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，對(duì)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)工作性能與設(shè)計(jì)有著更高的要求。
[0003]如圖1所示為一種常用的OCC控制Buck-Boost型LED照明驅(qū)動(dòng)，其響應(yīng)速度快，跟隨控制能力強(qiáng)，抗輸入擾動(dòng)能力較強(qiáng)，但由于濾波器性能的動(dòng)態(tài)特性，整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出電壓波形會(huì)受到干擾，降低了驅(qū)動(dòng)變換器的動(dòng)態(tài)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了使Buck-Boost型驅(qū)動(dòng)獲得更高的功率因數(shù)、提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種基于多環(huán)控制的Buck-Boost型半導(dǎo)體照明驅(qū)動(dòng)電路，包括電源整流電路、開(kāi)關(guān)管Q、電感L、二極管D、電容C、LED負(fù)載、誤差放大器、電壓補(bǔ)償模塊、復(fù)位積分器、t匕較器和RS觸發(fā)器，開(kāi)關(guān)管Q串聯(lián)電源整流電路輸出端后并聯(lián)至電感L的一端和二極管D的負(fù)極，二極管D的正極并聯(lián)至電容C的一端和LED負(fù)載的一端，電容C、LED負(fù)載和電感L的另一端并聯(lián)后連接至電源整流電路，LED負(fù)載上對(duì)電壓進(jìn)行采樣，采樣得到的電壓信號(hào)經(jīng)增益模塊Kb放大以得到采樣電壓并與參考電壓一起輸送至誤差放大器，再經(jīng)電壓補(bǔ)償模塊后送至比較器的一輸入端，復(fù)位積分器的輸出端連接比較器的另一輸入端，比較器的輸出端連接至RS觸發(fā)器的輸入R端，RS觸發(fā)器的輸入S端連接外部時(shí)鐘脈沖，RS觸發(fā)器的輸出Q端連接開(kāi)關(guān)管Q，輸出(]d連接復(fù)位積分器的一輸入端，還包括加法器和微分器，所述的微分器的輸入端連接至LED負(fù)載以獲得采樣電壓，微分器的輸出端輸出的信號(hào)經(jīng)增益模塊K。放大后至加法器的一輸入端，加法器的另一輸入端經(jīng)增益模塊Ka連接至開(kāi)關(guān)管Q，加法器的輸出端連接至復(fù)位積分器的另一輸入端。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于，輸入電流很好地跟蹤輸入電壓，總諧波失真小，功率因數(shù)高，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，超調(diào)量較小，輸出電壓穩(wěn)定在-40V，具有很高的抗輸入電壓擾動(dòng)和抗負(fù)載擾動(dòng)能力。和OCC控制策略相比，多環(huán)控制策略下Buck-Boost型LED照明驅(qū)動(dòng)在不同占空比和寬輸入電壓范圍下功率因數(shù)均高，可以達(dá)到0.99，從輸出阻抗特性曲線可以看出，多環(huán)控制下輸出阻抗小，動(dòng)態(tài)負(fù)載性能要好。
[0006]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0007]圖1為現(xiàn)有OCC控制Buck-Boost型LED照明驅(qū)動(dòng)電路圖；
[0008]圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3為Buck-Boost型驅(qū)動(dòng)器主電路小信號(hào)模型圖；
[0010]圖4為多環(huán)控制小信號(hào)模型圖；
[0011]圖5為多環(huán)控制Buck-Boost型LED照明驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型圖；
[0012]圖6為Buck-Boost型LED照明驅(qū)動(dòng)主電路模型圖；
[0013]圖7為多環(huán)控制模型圖；
[0014]圖8為交流輸入電壓、輸入電流波形圖；
[0015]圖9為系統(tǒng)輸出電壓波形圖；
[0016]圖10為抗輸入電壓擾動(dòng)分析圖；
[0017]圖11為抗負(fù)載擾動(dòng)能力分析圖；
[0018]圖12為功率因數(shù)與占空比的關(guān)系圖；
[0019]圖13寬輸入電壓范圍下的功率因數(shù)圖；
[0020]圖14輸出阻抗特性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型包括電源整流電路、開(kāi)關(guān)管Q、電感L、二極管D、電容C、LED負(fù)載、誤差放大器、電壓補(bǔ)償模塊、復(fù)位積分器、比較器和RS觸發(fā)器，開(kāi)關(guān)管Q串聯(lián)電源整流電路輸出端后并聯(lián)至電感L的一端和二極管D的負(fù)極，二極管D的正極并聯(lián)至電容C的一端和LED負(fù)載的一端，電容C、LED負(fù)載和電感L的另一端并聯(lián)后連接至電源整流電路，LED負(fù)載上對(duì)電壓進(jìn)行采樣，采樣得到的電壓信號(hào)經(jīng)增益模塊Kb放大以得到采樣電壓并與參考電壓一起輸送至誤差放大器，再經(jīng)電壓補(bǔ)償模塊后送至比較器的一輸入端，復(fù)位積分器的輸出端連接比較器的另一輸入端，比較器的輸出端連接至RS觸發(fā)器的輸入R端，RS觸發(fā)器
的輸入S端連接外部時(shí)鐘脈沖，RS觸發(fā)器的輸出Q端連接開(kāi)關(guān)管Q，輸出泛端連接復(fù)位積分器的一輸入端，還包括加法器和微分器，所述的微分器的輸入端連接至LED負(fù)載以獲得采樣電壓，微分器的輸出端輸出的信號(hào)經(jīng)增益模塊K。放大后至加法器的一輸入端,加法器的另一輸入端經(jīng)增益模塊Ka連接至開(kāi)關(guān)管Q，加法器的輸出端連接至復(fù)位積分器的另一輸入端。
[0022]本實(shí)用新型與OCC控制Buck-Boost型LED照明驅(qū)動(dòng)相比，從結(jié)構(gòu)上主要增加了一個(gè)由電壓微分器、增益模塊環(huán)控制。
[0023]增益模塊K。及加法器組成的環(huán)路，加上OCC控制的增益模塊Ka、增益模塊Kb兩條環(huán)路，故稱(chēng)為多環(huán)。
[0024]圖2中，交流輸入電壓為交流輸入電流為U輸入電壓經(jīng)過(guò)二極管整流后得到電壓Uin，開(kāi)關(guān)管Q由RS觸發(fā)器控制，在時(shí)鐘脈沖上升沿到來(lái)時(shí)，RS觸發(fā)器的同相端給開(kāi)關(guān)管一個(gè)高電平，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，輸出電壓U。經(jīng)過(guò)采樣得到一個(gè)電壓信號(hào)Kbu。，與參考電壓信號(hào)Uref共同輸送給誤差放大器，得到的誤差信號(hào)U6經(jīng)過(guò)電壓補(bǔ)償?shù)玫叫盘?hào)Uc;p輸送給比較器的反相端，電壓信號(hào)uD經(jīng)過(guò)采樣得到信號(hào)KaiiD輸送給加法器，加法器的另一個(gè)輸入是輸出電壓經(jīng)過(guò)微分器、增益K。后的電壓信號(hào)KcIivd,加法器的輸出接到帶復(fù)位開(kāi)關(guān)的積分器，積分器的輸出Uint輸送給比較器的同相端，當(dāng)積分電壓信號(hào)Uint上升到補(bǔ)償后的電壓信號(hào)Uep后，比較器反轉(zhuǎn)輸出高電平，RS觸發(fā)器復(fù)位，同相端輸出低電平，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，反相端輸出高電平，使復(fù)位積分器復(fù)位清零，直到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)，開(kāi)關(guān)管再次導(dǎo)通。
[0025]下面以多環(huán)控制Buck-Boost型LED照明驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026]主電路小信號(hào)模型
[0027]采用狀態(tài)空間平均法[6]給Buck-Boost型大功率LED照明驅(qū)動(dòng)主電路建模，取電感電流、電容電壓為狀態(tài)變量，輸入電壓、輸出電壓分別為輸入、輸出狀態(tài)變量?？傻肂uck-Boost型LED照明驅(qū)動(dòng)主電路空間狀態(tài)平均方程:
【權(quán)利要求】
1.一種基于多環(huán)控制的Buck-Boost型半導(dǎo)體照明驅(qū)動(dòng)電路，包括電源整流電路、開(kāi)關(guān)管Q、電感L、二極管D、電容C、LED負(fù)載、誤差放大器、電壓補(bǔ)償模塊、復(fù)位積分器、比較器和RS觸發(fā)器，開(kāi)關(guān)管Q串聯(lián)電源整流電路輸出端后并聯(lián)至電感L的一端和二極管D的負(fù)極，二極管D的正極并聯(lián)至電容C的一端和LED負(fù)載的一端，電容C、LED負(fù)載和電感L的另一端并聯(lián)后連接至電源整流電路，LED負(fù)載上對(duì)電壓進(jìn)行采樣，采樣得到的電壓信號(hào)經(jīng)增益模塊Kb放大以得到采樣電壓并與參考電壓一起輸送至誤差放大器，再經(jīng)電壓補(bǔ)償模塊后送至比較器的一輸入端，復(fù)位積分器的輸出端連接比較器的另一輸入端，比較器的輸出端連接至RS觸發(fā)器的輸入R端，RS觸發(fā)器的輸入S端連接外部時(shí)鐘脈沖，RS觸發(fā)器的輸出Q端連接開(kāi)關(guān)管Q，輸出Q端連接復(fù)位積分器的一輸入端，其特征在于，還包括加法器和微分器，所述的微分器的輸入端連接至LED負(fù)載以獲得采樣電壓，微分器的輸出端輸出的信號(hào)經(jīng)增益模塊K。放大后至加法器的一輸入端，加法器的另一輸入端經(jīng)增益模塊Ka連接至開(kāi)關(guān)管Q，加法器的輸出端連接至復(fù)位積分器的另一輸入端。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK203788505SQ201320883593
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】徐仁伯, 李勇智, 陳立奇, 羅開(kāi)國(guó) 申請(qǐng)人:湖南信息科學(xué)職業(yè)學(xué)院